1.1.1 Основні характеристики лінії зв’язку

Спектральні характеристики. Під шириною спектру сигналу розуміється різниця між максимальною і мінімальною частотами цього набору синусоїд, які в сумі дають початковий сигнал. Неперіодичні сигнали можна представити у вигляді інтеграла синусоїдальних сигналів з безперервним спектром частот.

Сигнали, що передаються, спотворюються із-за недосконалості ліній зв’язку. Ідеальне середовище передачі, що не вносить ніяких перешкод до сигналу, повинне мати нульові значення опору, ємності і індуктивності. Ширина смуги пропускання лінії зв’язку повинна бути більшою ніж ширина спектру сигналу.

Крім спотворень сигналів, що виникають із-за не ідеальних фізичних параметрів лінії зв’язку, існують і зовнішні перешкоди, які вносять свій внесок до спотворення форми сигналів на виході лінії. Крім зовнішніх перешкод в кабелі існують і внутрішні перешкоди – так звані наведення однієї пари провідників на іншу. В результаті сигнали на виході лінії зв’язку можуть мати спотворену форму

Згасання.

Згасання показує, наскільки зменшується потужність еталонного синусоїдального сигналу на виході лінії зв'язку по відношенню до потужності сигналу на вході цієї лінії. Як характеристика потужності сигналу використовуються абсолютний і відносний рівні потужності. Абсолютний рівень потужності вимірюється у ватах, відносний рівень потужності, як і згасання, вимірюється в децибелах (дБ):

,

де - потужність сигналу на виході лінії, - потужність сигналу на вході лінії. Оскільки згасання залежить від довжини лінії зв'язку, то як характеристика лінії зв'язку використовується так зване погонне згасання, тобто згасання на лінії зв'язку певної довжини. Для кабелів локальних мереж така довжина зазвичай 100 м, оскільки це значення є максимальною довжиною кабелю для багатьох технологій LAN. Для територіальних ліній зв'язку погонне згасання вимірюють для відстані в 1 км. Оскільки потужність вихідного сигналу кабелю без проміжних підсилювачів менша, ніж потужність вхідного, згасання кабелю завжди є негативною величиною.

Ступінь згасання потужності синусоїдального сигналу залежить від частоти синусоїди, і ця залежність також характеризує лінію зв'язку.

Для різних середовищ передачі згасання сигналу має різну величину. Так кабель на витій парі категорії 5 характеризується згасанням не менше, ніж -23,6 дБ для частоти 100 Мгц при довжині кабелю 100 м. Якісніший кабель категорії 6 має на частоті 100 Мгц згасання не менше, ніж -20,6 дБ. Оптичний кабель має значення величини згасання від -0,2 до -3 дБ при довжині кабелю в 1000 м. Допустиме згасання в каналах тональної частоти при модемному з’єднанні, коли модем може коректно розрізнити сигнал: - 26 дБ . Якщо рівень згасання в лінії перевищує допустимі норми, то слід провести ремонтні роботи :

1) перевірити місця неоднорідності лінії для усунення зворотніх втрат;

2) проаналізувати лінію на предмет визначення причин невідповідності параметрів лінії зв'язку її нормативним значенням і по можливості звести їх до мінімуму, а саме:

- перевірити опір шлейфу і омічну асиметрію кола;

- додатково перевірити опір ізоляції, електричну ємність, асиметрію шлейфу, асиметрію ємності.

3) проаналізувати лінію на предмет захищеності від можливих перешкод. Провести заходи по усуненню джерела перешкод. Поставити проміжні підсилювачі сигналу. Слід мати на увазі, що використання проміжних підсилювачів для підсилення послабленого сигналу істотно знижує надійність тракту передачі даних(ТПД).

Існує також і інша абсолютна одиниця вимірювання потужності - так звана опорна потужність, вимірювана в децибелах на міліват (дБм).

Опорний рівень потужності, до якої відноситься вимірювана потужність, приймається рівним 1 мВт, [дБм]:

,

де - абсолютна потужність сигналу в міліватах.

Опорні значення потужності зручно використовувати при розрахунках енергетичного бюджету ліній зв'язку.

Для нормальної роботи лінії зв'язку необхідно, щоб мінімальна опорна потужність сигналу передавача х, навіть ослаблена згасанням лінії зв'язку А, перевищувала поріг чутливості приймача у: х-А>у. Перевірка цієї умови і є суттю розрахунку енергетичного бюджету лінії. Мінімальна потужність передавача може бути визначена як сума згасання і потужності сигналу на виході: х=А+у.

Хвильовий опір.

Важливим параметром лінії зв'язку є її хвильовий опір, що є повним (комплексним) опором, який зустрічає електромагнітна хвиля певної частоти при розповсюдженні уздовж однорідного кола. Хвильовий опір вимірюється в омах і залежить від таких параметрів лінії зв'язку, як активний опір, погонна індуктивність і погонна ємність, а також від частоти самого сигналу. Вихідний опір передавача повинен бути узгоджений з хвильовим опором лінії, інакше згасання сигналу буде надмірно великим.

Завадостійкість і достовірність визначає здатність лінії протистояти впливу перешкод, що створюються в зовнішньому середовищі або на внутрішніх провідниках самого кабелю.

Пропускна спроможність лінії характеризує максимально можливу швидкість передачі даних, яка може бути досягнута в цій лінії.

Аналогова лінія навіть з найширшою смугою пропускання не може порівнятися з тими можливостями, які надає цифровий зв'язок.

Обмежуючим чинником для смуги пропускання аналогового сигналу є провайдер служби. В аналогових каналах використовуються фільтри низьких і високих частот, основне завдання яких - забезпечити передачу сигналу в заданому діапазоні частот. Такі фільтри видаляють все, що лежить поза діапазоном 3,1 кГц, що є достатнім для організації голосового аналогового каналу.

Зв'язок між смугою пропускання лінії і її максимально можливою пропускною спроможністю, незалежно від прийнятого способу фізичного кодування, встановили Шенон і Хартлі. Ця формула називається законом Шеннона-Хартлі:

де - максимальна пропускна спроможність лінії, біт/с; - ширина смуги пропускання лінії, Гц; - відношення потужностей сигналу і шуму.

Ширина смуги пропускання лінії зв'язку, що використовує стандартні модеми тональної частоти дорівнює = 3,4кГц – 0,3кГц = 3,1 кГц.

Лінійні регенератори використовуються для збільшення дальності лінії зв'язку і призначені для експлуатації на відкритому повітрі в температурному діапазоні від -40 до +50.С.